二氧化碳制取的研究范文第1篇
知识和技能：(1)了解实验室制取二氧化碳的反应原理
(2)探究实验室制取二氧化碳的装置，并利用设计的装置制取二氧化碳
(3)了解实验室制取气体的思路和方法
过程和方法：(1)通过对获得二 氧化碳气体的途径的讨论与分析，探究实验室制取二氧化碳的理想药品，树立多角度、多层次的观察和分析问题的意识。
(2)通过对二氧化碳和氧气有关性质的比较，分析装置的不同，初步确立实验室制取气体的一般思路和方法
(3)让学生设计、组装实验装置，体验、反思和完善设计，掌握基本实验技能。
情感价值观：(1)增强学生对实验的好奇心和探究欲，激发学习化学的兴趣。
(2)培养学生合作、勤于思考、大胆实践的科学精神。
★教学重点、难点
重点：实验室制取二氧化碳的化学反应原理、实验装置和制取方法。
难点：从实验室制取气体的思路出发，学习二氧化碳的实验室制取方法。
★教学模式(或方法)
实验探究法
★教学过程
教师活动学生活动设计意图
组织小组讨论与交流： 碳+氧气、呼吸、碳还原氧化铜、蜡烛燃烧等反应能否用于在实验室中制取二氧化碳?简要说明理由。分析得出：不理想。(取材不便，条件限制，气体不纯，不利于收集等)创设情境营造和谐，轻松的学习氛围
激发兴趣，进行具体问题具体分析的辩证唯物主义观的教育
(导入新课并板书)
课题2 二氧化碳制取的研究
(多媒体演示并实验)
实验1碳酸钠和稀盐酸的反应
实验2石灰石和稀硫酸的反应
实验3石灰石和稀盐酸的反应
比较这三个实验，分析哪个比较适合于实验室制取二氧化碳气体?为什么?学生实验或仔细观察实验 讨论分析实验室中制取二氧化碳理想的原料
二氧化碳制取的研究范文第2篇
成功之处：本节课我通过多媒体图片展示我们日常生产和生活中经常能见到的二氧化碳来导入新课，复习提问实验室制取气体选择发生装置和收集装置的思路，通过实物展示实验室制取二氧化碳的原料，同时告诉学生反应的条件，让学生们选择制取二氧化碳的发生装置和收集装置。为了加强全体学生的掌握，我还组装了各种固-液不加热型的发生装置进行对比分析，说明他们的优缺点，多媒体还展示一些错误和正确的发生装置和收集装置，加深同学们对装置图的认识，最成功也是最让学生们感兴趣的是，在理论讲完二氧化碳的实验室制取的原理、发生装置、收集装置、实验步骤、检验方法和验满方法后，我请了两位学生完成演示实验，使同学们更集中注意力，大家都有一种“鸡蛋里挑骨头”的心理，都想找出同学做实验的“毛病”，其效果比我老师亲自做实验强多了，并且课堂上还留
加强之处：
留给学生做笔记的时间应多一些，课后还可以布置学生就地取材，利用一些生活废品组装一套实验室制取二氧化碳的装置。
二氧化碳制取的研究范文第3篇
一、教材内容分析
1、教材的地位和作用
本节课安排在学生学习了碳的单质和化学性质之后，起着由浅入深的作用。它是培养学生在实验室中制取气体时，形成药品的选择、装置的设计、实验的方法及实验改进等思路的最佳素材。上好本节课对学生今后学习元素化合物知识、提高化学基本实验技能及实验探究能力都有着深远影响。
2、教学目标分析
知识目标：
了解实验室中制取CO2的反应原理;探究实验室中制备CO2的装置; 掌握实验室中制取气体的基本思路; 能力目标：
能合理使用教学用具，会利用这些用具设计和改进实验方案，并设计装置进行制取和收集CO2 ;
情感目标：
通过实验、问题的讨论，培养学生求实、创新、合作的科学品质; 通过师生间、学生间的交流合作、研究性学习，体验探究成功的乐趣，激发学生的求知欲。
3、教学重、难点：
教学重点：探究实验室制取二氧化碳的药品、反应原理和实验装置的选择，并利用设计装置制取二氧化碳。
重点突破：通过学生分组实验，对实验现象进行对比分析，从而确定实验室制取二氧化碳的药品和反应原理。
教学难点：探究实验室制取二氧化碳的实验装置。
难点突破：通过引导学生回忆实验室制取氧气的实验装置图，让学生分析对比两套装置，从而确定实验室制取二氧化碳的实验装置。
二、教学方法分析：
1、学情分析：学生已有了实验室制取氧气的知识基础和相应的实验操作技能，应该说，学生已具备了研究如何制取二氧化碳的先决条件。通过活动和探究的方式来研究实验室中制取二氧化碳的装置及其改进，并利用设计的装置制取二氧化碳这一教学目标是能够实现的。
2、教法分析：启发引导、活动探究、对比研究、合作交流、讨论归纳相结合的教学法。
3、教学手段：分组实验和演示实验现场教学，多媒体辅助教学。
三、学法指导：
通过本节课的教学，引导学生分析、归纳，探究气体制法的设计思路，培养学生在学习中发现、思考一些问题，经分析、探究、总结形成理论，再将理论应用于解决实际问题的能力和实验能力，让学生学会探究学习的方法。
四、教学过程：
一、创设情景、激发兴趣 (1)课程引入：
通过短片让学生感受到二氧化碳虽然在空气中只占0.03﹪，但是却在生产生活和科学研究
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方面有着重要的作用。引出二氧化碳制取课题。
学生观察，讨论，交流。
设计意图：
1、引起探究二氧化碳制取方法的兴趣，引起学生对学习目标的期待和注意
2、锻炼口头表达能力。
【板书】：课题2二氧化碳制取的研究 【讨论交流】
(一)反应原理和原料的选择：
1、列举部分可以生成二氧化碳的反应。
2、提问：以上反应中适合实验室制取二氧化碳的反应是什么?
学生活动：
1、书写有关化学方程式。
2、分析是否适合实验室制取二氧化碳。
3、回答，并说明理由。
设计意图：
1、培养学生分析问题评价实验方案的能力。
2、培养学生绿色化学的理念。
3、初步形成实验室制取气体的反应原料的选择思路。
4、反应原理：碳酸盐与酸反应制取二氧化碳。
【实验与探究】
1、介绍实验用品和实验内容。用常见的碳酸盐(碳酸钠、碳酸钙与)常见的酸(稀盐酸、稀硫酸)实验。
2、提示实验观察重点。
3、提示实验基本操作的注意事项。
学生活动：
1、分组完成学案上的实验：探究二氧化碳制取的原料的选择。
2、记录实验现象。
3、分析实验现象，得出结论。
4、小组内交流。
设计意图：
1、认识实验对比观察是科学探究的基本方法之一，更注重学生获取新知的体验学习。
2、练习基本操作。
3、培养学生合作意识，提高其通过实验获取化学知识的能力。
【归纳与小结】
1、提问：通过实验，选择什么原料作为实验室制取二氧化碳的原料?
2、(多媒体展示药品选用原则)
稀盐酸与碳酸钠反应很快，不易控制;稀硫酸与石灰石反应时，生成的硫酸钙微溶于水，覆盖在石灰石表面，阻碍了反应物的接触，反应慢慢停止了，得不到足够的二氧化碳;其中稀盐酸与石灰石反应，反应速度适中，产生气体较纯净，易制易取。
3、确定：用石灰石(大理石)与稀盐酸反应制取二氧化碳 CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2 ↑
学生活动：
1、学生回答，并说明理由。
2、观看，思考，对照。
3、识记：实验制取二氧化碳的化学方程式。
设计意图：
1、从感性认识上升到理性认识，从而实现由特殊到一般的转化，潜意识地培养学生认识规律的一般方法。
2、实现双基目标。
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【反馈练习】 练习：(多媒体出示)
学生思考，解答，及时巩固新知：小结装置的设计思路——看反应物状态及反应条件而定。
二、合作交流、自主创新 【拓展提高、合作探究】
1、多媒体出示课堂练习：详见教案。
2、全班分10个实验小组，用下列提供的仪器设计制取二氧化碳的装置，每组上交一份设计方案。
3、展示台演示各组设计方案，点评。
学生活动：
1、分组讨论，
2、合作探究，
3、绘制装置图
4、交流，说明本组设计方案的基本思路及操作方法。
设计意图：
1、识别仪器;
2、培养学生实验装置设计能力;
3、培养学生发散思维;培养学生创新思维与能力;
4、培养学生评价能力。
5、锻炼语言表达能力。
6、体验实验创新的过程。
【拓展提高、反馈交流】
1、多媒体展示各种设计方案：
2、点评其中几个方案，从控制反应，废物利用，节约药品等方面点评其优点。
学生活动：观察，聆听，思考，识记。
设计意图：
1、再次体验创新学习的快乐。
2、培养学生绿色化学实验的理念和思路。
三、结合实践、学以致用
1、用自己设计的装置制取并收集二氧化碳气体。
2、[课堂练习]
1、选择合适的实验装置，
2、设计并绘制制取装置。
[课外作业]
3、家庭小实验
设计意图：巩固本课气体制取的探究思路。
五、 板书设计：
课题2 二氧化碳制取的研究
一、反应原理和原料的选择： 原料：石灰石或大理石和稀盐酸
原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
二、实验室制取气体装置的确定
实验装置的选择： 固体+液体(不加热)
三、分组实验，制取二氧化碳 操作步骤：
检查装置气密性→装药品(先固后液)→收集气体
验满：将燃着木条 放在集气瓶口，若木条熄灭，则集满。 检验：将气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊
六、课后反思、自我评价
我在本节课的教学中运用了新课程理念，学生自主学习得到了落实。以学生为主体，教
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师为引导，创设问题让学生讨论，适当点拨指导，使学生的思维得到拓展。学生们在想一想、说一说、做一做中愉快地完成本课研究。但是本课的教学中我也感到有两点不足：
一是学生实验中对取用物质的量没有着重进行说明，做为对比实验这是不可取的，对比实验应该尽可能创设相同的条件;
二氧化碳制取的研究范文第4篇
硅微粉也叫微硅粉, 又叫硅灰。是工业电炉在高温熔炼工业硅及硅铁的过程中, 随废气逸出的烟尘经特殊的捕集装置收集处理而成。在逸出的烟尘中, 氧化硅含量约占烟尘总量的90%, 颗粒度非常小, 平均粒度几乎是纳米级别, 故称为硅微灰。生产1吨75%硅铁, 理论上大约产生1500Nm~2000Nm烟气, 共烟尘主要由两部分组成, 一部分是炉料的机械吹出物, 主要是焦粉和煤粉[1];另一部分是硅石中的Si O, 被还原形成的气态Si O, 这些Si O本应继续被还原成硅, 形成硅铁, 但实际上总有一部分逸出料面, 被空气被氧化成Si O, 形成无晶形的极细颗粒, 被烟气带出炉外, 这两部分烟尘前者约占10%~20%, 后者约占80%~90%, 硅铁的烟尘量取决于冶炼过程中硅的回收率, 在正常情况下, 硅回收率为85%~90%时, 1吨硅铁约产生200kg~300kg粉尘, 粉尘平均粒径为0.1pm, 都是无晶硅的氧化物[2]。
通过无机非金属材料综合实验[3], 对硅微灰进行光谱分析时发现这种矿渣和粉尘中实为非晶态氧化硅而不是二氧化硅, 但是这种氧化硅不稳定, 在温度升高时就会氧化为二氧化硅, 达到生产所需硅微灰的水平, 而且其中的镁的氧化物和镁盐含量非常少或几乎为零 (特别是管道粉尘) , 这样大大有利于降低水泥的内应力[1]。正是因为硅微灰中为非晶态硅氧化物, 避免了结晶型二氧化硅产生的阻碍 (增加游离氧化钙;阻碍水泥生产中的固相反应) 。加热时转变为游离态的二氧化硅, 很容易与氧化钙发生固相反应, 促进了水泥熟料的生产[4]。
全国硅铁生产厂家众多, 作为生产废料, 其产量很大, 硅微灰不仅污染环境, 而且处理困难, 还占用土地。国内硅微灰产量和堆积量约达10亿吨以上, 硅微灰按70%计算, 则其年产10万吨水泥的企业硅铁微灰用量可达7万吨, 若每吨售价为300元, 则销售额可达3000万元。而硅微灰作为工业废料, 一般是是没有生产成本的, 其成本主要在于运输和储存方面。目前世界上还未见用硅微灰作为水泥生产原料的报导, 本文研究用硅微灰生产水泥, 如将其作为水泥的直接原料, 对硅铁生产废弃物进行资源化利用, 让其变废为宝, 形成一种良性的循环经济链, 在国内具有广阔的推广应用前景[5]。
2 试验内容
2.1 设备
2.1.1 试验设备
马弗炉、氧化铝细孔坩埚、镊子、烧杯、玻璃棒、电子天平、药勺、不锈钢盆、101型电热鼓风干燥箱、铁锤、破碎机、筛子若干 (80目~200目) 等。
2.1.2 性能检测设备
电子天平、烧杯、锥形瓶、各种量程量筒、玻璃棒若干;自制木板模型、p H=4酸雨 (加入盐酸的水) YAW-300电液式水泥压力试验机、NLD-3水泥胶砂流动测定仪、DKZ-500电动抗折试验机、NJ-160A水泥净浆搅拌机、水泥稠度凝结时间测定仪FSY-150水泥细度负压筛析仪。
2.2 试验原料
硅微灰、粘土、石灰石。
2.3 工艺流程
如图1所示。
2.4 试验方案设计
硅微灰作为水泥原料, 代替了干铁粉和部分粘土, 因原料和传统的原料不同, 相应的配比和加工工艺 (如温度、原料比例、粒度等) 都要改变。按照硅酸盐水泥的成分配比设定石灰石、硅微灰、粘土的重量, 首先为研究达成对照实验在原料的粒度选择上采用60目、120目、150目、200目。然后在配方上, 根据本研究原料的成分, 对照硅酸盐水泥的基本成分含量进行选择。已知目硅酸盐水泥中氧化钙为62%~67%, 二氧化硅为20%~24%, 三氧化二铝为4%~7%, 铁及其他氧化物为2.5%~6%, 所以在选择配方时主要以此为参考, 最终配方通过单一条件控制法对比选出。通过设定多组对比试验, 再根据烧结的样品进行配比调节。确定最终的原料配比和加工工艺 (主要是温度) [3]。采用希腊雅典化学工程无机及分析化学实验室所利用的废弃物制取水泥原料和检测的方法, 作为新型水泥制造方法的一种标准参考[6]。
2.5 试验过程
2.5.1 试验基本步骤
如图2所示。
先选择硅微灰等合适的原料, 在按配方称量并混合均匀。然后在马弗炉里煅烧。煅烧结束后得到的水泥熟料二次混合, 进行水化硬化, 最后对性能检测分析。
2.5.2 硅微灰的预处理
硅微灰本身的特点就是极其细小的微粉, 基本在200目以上, 所以不需破碎, 只用干燥即可。利用盐城工学院和江苏省生态环境材料重点建设实验室一起提出的采用酸浸法处理高硅铁尾矿, 将其中的硅和铁, 及其他金属氧化物分离, 制备出Fe0和Si O (此为非晶结构) 微粉作为工业原料。这不仅保证了硅微灰的质量与产量, 还使铁元素以氧化方式分离出来, 可以再次利用。
1) 将高硅铁尾矿进行酸浸法处理, 使硅微灰中的硅元素和铁元素分离, 制备出Fe0和Si O微粉作为工业原料。最佳的工艺条件是:反应温度100℃, 反应的时间为90min, 硅微灰的中位粒径为6.19ixrn, 盐酸的体积分数是60%。
2) 在最佳工艺条件下, 利用酸浸法来分离硅微灰, 再通过水热反应可得到Fe O产物。Fe O的产率可以达到78.8%。产物中的Fe O质量分数可达到85%, 其品质符合GBI863—89《氧化铁红颜料》的要求, 可直接应用于建筑、油漆与涂料等工业。
3) 最佳工艺的条件情况下, 用盐酸来分离硅微灰从而制备Si O的产率达到了98.2%。酸浸渣里非晶态的Si O质量分数可高达96.66%, Fe O的质量分数最低为0.08% (可依据所需产物适量提高) 。酸浸渣的中位粒径为6.48ixrn, 品质达到YB/T115_2 () 04《不定形耐火材料用二氧化硅微粉》SF96牌号的要求。
预处理后的硅微灰中的化学成分如表1。
注:为了降低煅烧温度, 并在煅烧过程中生成一部分熔融物, 常加少量氧化铁原料。对原料还要控制其中碱和氧化镁的含量, 即在水泥熟料中氧化镁的含量应小于5%, 总碱量 (Na2O+K2O) 对于一般水泥应小于1.2%, 对低碱水泥则应小于0.6%。而用硅微灰不仅可以提供所需氧化铁, 而且大大降低了Mg O的含量, 降低了水泥的内应力。
2.5.3 辅助原料的预处理
2.5.3. 1 辅助原料的选择
这种与硅酸盐水泥类似, 但原料中的二氧化硅有一部分是由硅微灰提供。所以目前原料主要为:石灰石、黏土、硅微灰。
2.5.3. 2 辅助原料的初加工
黏土加热干燥后进行碾磨, 达到基本为60目以上。
石灰石先初破为0.75cm3的小块, 再由研磨机器碾磨到120目~150目左右。
2.5.4 原料的煅烧
2.5.4. 1 基本操作
煅烧硅微灰水泥, 因与普通水泥相似, 所以推测其主要发生的物理和化学变化有: (1) 热分解。除去化学结合水, 如CO2, NOx等挥发性杂质, 在较高温度下, 氧化物还可能发生固相反应, 形成有活性的化合状态; (2) 再结晶, 可得到一定的晶形、晶体大小、孔结构和比表面。
水泥的煅烧是天然化合物 (粘土, 石灰石) 和人造化合物 (硅微灰) 的热离解或晶形转变过程, 此时化合物受热离解为一种组分更简单的化合物或发生晶形转变。其中石灰石这一原料的热离解称为焙解。煅烧作业用于对硅微灰水泥生料的加工宠儿以适于水化硬化这一后续工艺的要求。
2.5.4. 2 主要阶段
1) 低温预烧阶段。在此阶段主要发生原料的回复及吸附气体和自由水分的挥发, 坩埚内的硅微灰生料进行分解和部分挥发性杂质的排除等 (本实验设定为室温~900℃) 。
2) 中温升温煅烧阶段。此阶段开始出现固体物质的熔融以及再结晶, 在颗粒内, 变形的晶粒得以恢复, 改组为新晶粒, 同时不同原料之间开始初步发生反应以及相互流动。石灰石和粘土开始分解, 结合水开始脱离并最终全部消失。 (本实验设定为900℃~1280℃)
3) 继续加热到高温, 并保温完成煅烧阶段。此阶段中硅微灰的原料的扩散和流动充分的进行和接近完成, 形成大量的熟料产物, 原料中原有的空隙和气相消失, 水泥的密度明显增加, 最终形成水泥熟料。 (设定为1280℃~1400℃左右, 按不同条件有所变化)
2.5.5 生料的选择与熟料的烧结
硅酸盐水泥的主要成分硅酸三钙 (3Ca O·Si O2) 、硅酸二钙 (2Ca O·Si O2) 、铝酸三钙 (3Ca O·Al2O3) 、铁铝酸四钙 (4Ca O·Al2O3·Fe2O3) 其中:Ca O62%~67%;Si O2 20%~24%;Al2O3 4%~7%;Fe2O3 2%~6%。
按照配比设定石灰石、硅微灰、粘土的重量, 根据烧结的样品进行配比调节。在这个过程中, 设计了三个方案配比, 目的是预先找出制备水泥的最佳配比, 然后再按照最佳配比方案研究不同温度下的物相变化, 从而找到制备水泥的最佳温度。该实验过程中的每个实验方案都是按照三率值的方法经过计算得到的。
其计算方法及结果为:硅率Silica Moduli (SM) , 铝率Alumina Ratio (AR) ;水硬率Hydraulic Moduli (HM) 。表2包含了率值的限制范围和常用值。
利用的公式:
LSF=C/ (2.8S+1.18A+0.65F) ;
SM=S/ (A+F) ;
AR=A/F;
HM=C/ (S+A+F) 。
其中C、S、A、F表示生料中Ca O、Si O2、Al2O3和Fe2O3的含量百分数。
在表中可以看出LSF以及HM在所有生料中是保持不变的, 这对于LSF尤其重要, 因为它在生料的易烧性方面发挥了重大作用。但SM和AR随着RCA和RMA在生料中的百分比增加而增加, 虽然都在限制水平范围内。
由于实验过程一样, 以方案1为例实验过程如下。
1) 用电子天平分别称取石灰石86.26g、粘土10g、硅微灰3.74g, 将称量的物品放入撵钵中混合研磨。
2) 混合粉末样品放入坩埚中, 然后放入高温炉中烧结。室温升至900℃用时270min, 900℃恒温30min, 900℃升至1280℃用时110min, 1280℃恒温30min, 1280℃升至1400℃用时60min, 在1400℃保温60min, 1400℃至室温自然降温。
3) 样品烧结熟料研磨待检测。
4) 粉末样品做XRD分析。
2.5.6 样品XRD图谱分析
2.5.6. 1 配方方案的选择
图4是样品XRD图谱比较效果图, 图中的谱线和图中左上角的编号顺序相对应。
从图4中可看到, 底部图谱结晶相对更完整, 杂相偏少。这和图谱的单独分析结果相对应。
通过以上分析可知在1400℃条件下, 方案1的结果远远好于其他方案, 主要以硅酸三钙和硅酸二钙为主, 因此采用方案1研究不同温度的成相状况。选了三个温度段1400℃、1350℃、1300℃, 三个温度的升温曲线和方案1的完全相同, 熟料样品粉末做XRD检测。
2.5.6. 2 温度方案的选择
图5是三个样品的XRD图谱比较效果图。
从图8可看出1350℃的图谱和1400℃的图谱变化不大, 烧结过程使熟料中物相的结晶基本完整。1300℃条件下的图谱显示, 物相结晶不是很完整, 杂相较多。从1350℃图谱的物相结构分析, 在1350℃和1400℃条件下生成的物相差别很小, 其熟料的主要成分也是以硅酸三钙和硅酸二钙为主。
1400摄氏度下的情况 (5个实验组) 如图6。
水泥熟料中主要的组成相, 既C3S、C2S、C3A、C4AF在所有熟料的颜射图谱中均有呈现, 这意味着添加的硅微灰在配方中, 特别是1400℃情况下, 不会影响生成的熟料的矿物组成。此外, 烧结的完整性也得到了证实。从1400℃的的图谱中, 可以看到较高的f Ca O吸收峰。
2.5.6. 3 研究与分析
1) 通过对比试验和图谱分析, 粒度大小的影响最小 (超过60目以后差别很小, 而80目以上基本一样) , 所以最终选择80目左右。
2) 温度有一定影响, 最高温度 (扩散与反应的峰值处) 在1350℃以后基本成分保持不变, 而水泥的工业生产中的最高温度可达1400℃以上, 所以基本定在1400℃。
3) 通过上面的XRD对比与分析三个基本方案中选择方案一, 以后做细微调整。
2.5.6. 4 初步结论
作为硅酸盐水泥熟料生产过程中所需的生料替代品应该是可行的。上述结果显示, 试验使用的样本可以大量 (甚至100%) 取代硅酸盐水泥生料而不影响改性水泥的特性 (生料化学组成率值) 。试验还表明改进的水泥生料易烧性得到了改善, 与对照组的生料相比, 所有改进组的游离氧化钙的含量均大幅度降低。
2.6 强度度与水化、凝结得测定
通过攀枝花学院综合实验室测定, 基本确定该新型水泥的水化, 凝结达到了国家GB175-2007的标准。
3 本实验探究的发展与讨论
对于硅微灰作为原料生产水泥, 对于环保和节能的特性外, 其提高水泥的性能特点也非常具有前景。
今天, 混凝土耐久性的研究已成为混凝土科学最前沿和最重要的课题。而冶金企业巨大的污染与矿渣, 粉尘又是对环境巨大的污染。本研究通过利用钢材生产中的废渣与污染物, 生产出高质量, 优良耐久性的水泥。
首先是利于环保, 促进资源循环利用, 降低钢材成本 (副产物为高纯度氧化铁) , 而且两次利用硅微灰 (原料与添加剂) , 更提高了污染物的利用, 生产出的水泥强度, 耐久性, 抗腐蚀, 抗冻性都有了极大提高, 而自身的成本反而下降, 这不仅是自然科学方面, 更是在经济反面都有巨大的促进作用。
如何提高混凝土的耐久性是现在需要深入思考的现实问题。混凝土的抗冻、抗渗和抗碳化性能的高低都对混凝土的耐久性有比较直接的影响。近年来, 有关建筑中混凝土过早产生了裂缝, 以及混凝土在强度和寿命、方面的问题已经到了必须解决的情况, 混凝土在凝结后那些肉眼看不见的细微裂缝, 可以对混凝土的抗冻性、抗碳化性、抗渗性、和结构受力的安全性都带来了致命打击, 成了降低混凝土的使用耐久性的最直接的原因。本次试验研究的硅微灰水泥对这些方面都有一定的改善。
摘要：本实验利用硅铁生产过程中产生的大量无定形晶型废渣, 将其利用为水泥生产原料, 在本前期研究有一定进展的基础上, 采用新的思路与工艺, 进一步深入优化各项工艺条件, 将这种富含硅氧化物的废渣制成符合国家标准的强度, 等级达42.5标号的生态水泥, 以期达到产业化生产。再将硅铁矿渣作为水泥的添加剂, 提高水泥的多种性能, 也有利于现代社会环保节能的发展。
关键词：新型水泥,硅铁矿渣,提高水泥性能,节能环保
参考文献
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二氧化碳制取的研究范文第5篇
氯化镁溶于水后, 会形成多种不同结晶水分子数的水合物。将氯化镁水溶液蒸发、浓缩, 溶液达到饱和后, 再进行加热, 就会过饱和, 析出晶体氯化镁。但是, 需要注意的是, 不同温度范围内, 蒸发、浓缩产生的晶体氯化镁是不同的, 具体如下表:
从上表可以看出, 不同温度范围内, 存在的氯化镁水合物是不同的, 基本规律是:随着温度的升高, 氯化镁水合物中的含水量是呈下降趋势的。与此同时, 从表中也可分析出, 一种水合物可以在特定的温度 (转化温度) 下, 突变为另外一种水合物。 例如, 从Mg Cl2· 4H20 到Mg Cl2· 2H20 的转化温度就是181.5℃。
2 脱水条件
对氯化镁水合物而言, 温度大于0℃时, Mg C12·12H2O和Mg C12·8H20会发生转化, 一般会转化为Mg Cl2·6H2O。氯化镁水合物的脱水条件与气体介质中的水蒸汽的分压值直接相关, 水合物上面的分解蒸汽压与介质中水蒸气的分压差值越大, 脱水反应速度越快。一定温度条件下, 每种水合物都具有一定的蒸汽压力, 变换规律是:温度越高, 蒸汽压力越大。所以, 想要使得氯化镁水合物中的水分逐步脱掉, 高效的方法就是持续进行加热, 以此来逐步升高温度。
Mg CI2·6H20加热过程中发生的反应主要有如下几个:
单看上面三个方程式, 我们似乎可以预测出, 进一步加热的结果是, 水分子可以全部脱掉, 其实试验结果并非如此, 根据试验, 我们发现, 如果继续加热, 会生成少量氧化镁。氯化氢, 之所以会出现这样的结果, 原因是氯化镁发生水解反应, 也就是氯化镁与水发生化学反应。
温度高于230℃时, 会发生如下反应:
, 当温度范围为304~554℃时, 水解反应最为迅速。如果温度继续升高, 反应又会不同, 当温度在520~700℃内, 发生的化学反应会变为:
上述反应产物Mg OHCI (碱式氯化镁) 随着温度的升高也会进一步发生反应, 当温度高于550℃时, Mg OHCI会发生如下所示的反应:
3 脱水温度控制
当脱水温度达到180~200℃时, 水解反应就会逐渐开始进行, 温度升高时, 水解反应速度增快。所以在六水氯化镁脱水过程中, 脱水温度必须控制在200℃以下, 在这个温度范围内, 水解程度不大, 六水氯化镁部分脱水, 生成Mg C12·1.5H20~Mg C12·H20。若持续加热, 生成的碱式氯化镁会发生上述三种水解反应, 进一步得到氧化镁和氯化氢。
为了使六水氯化镁达到既能脱掉全部水分, 又不发生水解反应的目的, 必须使上述反应向左逆反应的方向进行。逆反应存在化学平衡, 逆反应的反应方向由平衡常数决定, 在这两反应中具体为气相中氯化氢和水蒸汽的分压比值。
平衡常数与温度有关, 在温度持续变化的同时, Mg Cl2十H20⇌Mg0Hcl+Hcl↑和Mg C12+H20⇌Mg O+2HC1↑这两个反应式的平衡条件也会发生变化。
六水氯化镁脱水过程中, 反应平衡条件被破坏, 它的水解程度就可以得到控制。根据相关试验可以得出, 在过量氯化氢的气氛中进行脱水处理, Mg Cl2·H2O水解程度最小, 即:
然而在实际中, 六水氯化镁脱水过程不像几个式子那么简单, 就算在氯化氢充足、水蒸气量少的气氛中, Mg Cl2·H2O水解也不可能完全被抑制, 仍会部分水解。所以, 我们能做的就是尽力使得水解程度最低。
4 结语
本文以六水氯化镁为例, 从理论上研究了氯化镁水合物脱水制取无水氯化镁的温度控制要求, 脱水原理, 以及脱水过程中需要注意的问题。但是, 在生产实际中, 无法达到理想条件, 脱水过程中需要不断加入新鲜的热空气, 并不断排气, 无法达到脱水平衡, 因此我们的计算数据仅供参考。所以, 我们要立足实际, 以我们能提供的脱水条件、设备条件为依据, 进行试验来确定有生产意义的技术条件。
摘要：无水氯化镁作为一种重要的无机工业原料, 在冶金、化学、建筑、机械、食品、交通、医药、农业等行业均有广泛应用, 至今, 用于工业生产实际, 制取无水氯化镁的方法已有多种。本文以察尔汗盐湖的卤水通过蒸发浓缩获取的六水氯化镁为原料, 以六水氯化镁的脱水原理为反应原理, 通过相关计算, 理论性地提出六水氯化镁脱水时对温度的要求范围, 与此同时, 说明了脱水时氯化氢气体的输入量, 实际工业生产时可以此为鉴。
关键词：氯化镁水合物,脱水,制取,无水氯化镁,理论研究
参考文献
二氧化碳制取的研究范文第6篇
1 实验原理
用Na2CO3溶液溶解多钒酸铵 (以下简称APV) 后, 调节适当的PH值, 沉淀除去主要的Si, P杂质, 再用NH4Cl沉淀出NH4VO3, 煅烧NH4VO3得到高纯V2O5。其主要反应式如下:
2 实验原料及设备
2.1 实验原料。含V2O592.65%的APV、Na2CO3 (分析纯) 、NaOH (分析纯) 、CaCl2 (分析纯) 、NH4Cl (分析纯) 等。
3 实验步骤
用APV制备V2O5工艺流程图如图3.1所示:
3.1溶解。
本试验取APV100g, 根据摩尔比APV:Na2CO3=1:3加入的添加剂Na2CO3, 并将其配制成1500ml的溶液。将APV加入溶液中溶解, 溶解温度和溶解时间按预先设计的方案进行。
3.2除杂。
调节溶液到设定的PH值, 然后加入适量的除杂剂CaCl2并搅拌30min后静置。
3.3过滤
将杂质与沉钒母液分离。
3.4沉钒。
根据 (1) 式确定加入沉钒母液中NH4Cl的量。搅拌30min后静置。w (NH4Cl) =KNH4+VC (1)
式中, w (NH4Cl) —氯化铵加入量, g;C—溶液含钒浓度g/L;V—溶液的体积, L;KNH4+—加铵系数;本试验取3。
3.5 过滤烘干。
将静置后的沉钒液过滤得到的NH4VO3在烘箱里100℃保温5个小时烘干。
3.6煅烧。
将烘干的NH4VO3煅烧。
4 实验方案与实验结果及处理
4.1 实验方案与实验结果
本研究将各因素按一定的方式互相搭配试验, 再将试验结果通过一定的数学方式处理, 得到各影响因素和试验结果之间的估计函数关系式, 对所得估计函数关系式进行分析处理, 找出优化的试验方案进行验证性试验。所确定的各因素范围为:溶解温度 (X1) :70～90℃;溶解时间 (X2) :10～20min;pH值 (X3) :7.0～10;杂质与除杂剂之比 (X4) :2.1～2.7。令Y1和Y2分别为制取V2O5的纯度和收率, 试验设计和试验结果如表2-1所示:
4.2 实验结果处理
对表2-1中的试验结果进行数学处理得到如下估计函数关系:
Y1=-0.0059X12-0.6470X32-13.9937X42+0.0098X1X2-0.0802X1X3+0.2049X2X3-0.5726X2X4+1.3348X1-1.1490X2+14.3384X3+75.7584X4-90.21
Y 2=0.0 2 2 3 X 1 2+0.1 0 0 9 X 2 2-0.6 6 4 6 X 3 2-39.0403X42+0.0205X1X2+0.3171X2X3-0.7047X2X4-1.8184X3X4-3.882X1-5.8999X2+10.1401X3+209.6236X4+9.0630
以上二个方程均有最优解。但Y1的最优解在试验范围外附近, 可认为是该函数式的延伸。根据数学原理可知, 纯度的驻点X1=59.546, X2=13.663, X3=9.546, X4=2.428为极大值点, 收率的驻点不为极大值点。试验不但要获得高纯度的V2O5, 同时还要考虑得到较高的收率, 为了更为直观的观测试验结果, 将上述二函数关系式绘制成图, 见图4.1-4.8。
5 验证试验
5.1 验证试验设计
综合图4.1与图4.2纯度和收率的值均随温度下降有增大的趋势, 在 (杂质/除杂剂) 比为2.4附近获得最大值。在首先保证纯度的情况下考虑收率, 因此 (杂质/除杂剂) 比取2.43。综合图4.3与图4.4纯度和收率的值随温度下降有增大的趋势, 且纯度和收率值均在溶解时间为13min时的值最大。根据图4.5与图4.6, 纯度随着溶解时间越长纯度越高, 收率在溶解时间为15-16min时为最小值, 因此要避免该溶解时间, 再考虑工业化成本问题, 取13min左右。纯度和收率均随温度降低而增大。可以对温度区间进行适当的延伸至Y1的极值点 (60℃) 。根据图4.7与图4.8, 纯度在PH值为8.5-9.0之间存在最大值, 收率在7.5附近取得最大值;
5.2 验证试验方案与结果
通过对估计方程和相关图形的分析, 同时考虑纯度和收率都能取得较好值的情况下, 验证实验设计及结果见表5-1。根据表5-1计算Y1, Y2预测值与实验结果值的相对误差分别为7.4%, 1.9%。可见试验结果和预测值吻合较好。
6 讨论
6.1 从估计函数关系式分析可见, 各因素对各还原指标关系不是线性关系, 而是复杂的二次曲线, 且各因素间交互作用。
6.2从图4.1, 4.2可知, (杂质/除杂剂) 比不能太低也不能太高, 比值低, 加入的除杂剂多, 不但能够除杂, 多余的钙还能将沉淀出来, 降低收率;比值高加入的除杂剂少, 不能达到除杂效果。
6.3由图4.3, 4.4可知, 纯度和收率在温度降低有上升趋势。纯2010.No31--度上升是因为除杂时产生沉淀反应为放热反应, 温度降低有利于沉淀生成, 提高除杂效果, 因而纯度较高。收率提高是因为随着温度升高, 在水中的溶解度增大 (见图6.1) , 从而提高V2O5损耗, 降低收率。但由于温度太低会导致溶解速度减小, 反应速度降低, 经济的溶解温度还有待进一步研究。
6.4由图4.8可知, pH值在7.5附近时, 收率有极大值, 是因为除杂时加入的CaCl2能与少量的VO3-反应生成CaVO3, 而CaVO3的溶解度随PH值发生变化, 再由图6.1所示, 在7.5附近的溶解度最小, 之后随pH值的增大, CaVO3的溶解度增大, 从而增加V2O5的损失, 降低V2O5的收率。
6.5由图4.7可知, 纯度在9.0附近取得最大值是因为当pH<8时, PO43-离子首先水解成HPO42-和H2PO4-, 然后与Ca2+离子结合成CaHPO4和Ca (H2PO4) 2。由于Ca (H2PO4) 2溶解度较大, 降低了除磷效果, 同时溶液中[PO43-]较高。当pH=8～9时, Ca2+离子与PO43-离子生成难溶的Ca3 (PO4) 2沉淀而达到除磷的目的。当pH>9时, 加入浸出液中的CaCl2水解生成Ca (OH) 2沉淀, 使溶液的净化澄清效果受到很大的影响, 此时纯度开始随PH值的增大减小。6.6由图4.5, 溶解时间越长纯度越好, 这是因为溶解时间越长反应越充分, 除杂效果越好。
7 结论
7.1以APV为原料, 在本试验的范围内, 溶解温度 (X1) 、溶解时间 (X2) 、PH值 (X3) 、杂质与除杂剂之比 (X4) 以及各因素之间对制取五氧化二钒纯度 (Y1) 和收率 (Y2) 的影响有交互作用。所得V2O5纯度和收率与各因素的估计函数关系如下:
Y1=-0.0059X12-0.6470X32-13.9937X42+0.0098X1X2-0.0802X1X3+0.2049X2X3-0.5726X2X4+1.3348X1-1.1490X2+14.3384X3+75.7584X4-90.21;
Y 2=0.0 2 2 3 X 1 2+0.1 0 0 9 X 2 2-0.6 6 4 6 X 3 2-39.0403X42+0.0205X1X2+0.3171X2X3-0.7047X2X4-1.8184X3X4-3.882X1-5.8999X2+10.1401X3+209.6236X4+9.0630
7.2在本研究的试验范围内, 从估计函数关系发现, 因素间存在交互作用。通过函数图形处理和稳定性试验的综合分析发现采用APV为原料制备高纯V2O5的最佳试验条件为: (杂质/除杂剂) 比为2.43, 溶解时间为13min, PH值为9.0, 溶解温度为60℃。
7.3温度下降时纯度和收率都有上升的趋势, 温度的选取是否可以进一步降低, 还有待扩大试验范围, 进一步研究。
摘要：根据湿法冶金原理, 采用多钒酸铵为原料提取高纯的V2O5。对试验结果进行数学处理得到了与实际试验拟合较好的纯度和收率的函数关系式。通过理论分析与实际试验确定出较好的制取高纯V2O5的工艺制度。
关键词：五氧化二钒,纯度,收率
参考文献
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